Thiết kế mạch khí nén theo phương pháp bảng trạng thái

Trong bài biết trước chúng ta đã tìm hiểu về phương pháp thiết kế mạch khí nén theo tần, tuy nhiên việc gặp những bài toán khó việc thiết kế mạch khí nén theo phương pháp theo tần gặp nhiều khó khăn và tốn kém thiết bị trong quá trình thiết kế. Chính vì thế hôm nay mình sẽ giới thiệu cho các bạn phương pháp thiết kế mạch khí nén theo phương pháp bảng trạng thái.

1. Tổng quan về phương pháp

1.1. Khái niệm

Phương pháp thiết kế mạch khí nén theo phương pháp bảng trạng thái là phương pháp thiết kế dựa vào bìa Karnaugh để mô tả các trạng thái tín hiệu xy lanh trong chuỗi một cách logic và chính xác nhằm đảm bảo cho yêu cầu công nghệ và giảm thiết bị trong quá trình thiết kế.

1.2. Các bước thiết kế

Hình 1. Các bước thiết kế mạch điều khiển Xylanh khí nén theo phương pháp bảng trạng thái.

2. Ví dụ

Thiết kế mô hình mạch khí nén có chuỗi tín hiệu sau:

A+ B+ A- B-

Các bước thực hiện:

Bước 1: Xác định yêu cầu bài toán : điều khiển hai xy lanh A và B có chuỗi tín hiệu:

A+ B+ A- B-

Bước 2: Xác đinh số lượng biến trung gian và mã hóa tín hiệu xy lanh hoạt động theo các biến trung gian.

Ta có công thức :

2^N\geqS

Với:

N là số biến trung gian cần cho chuỗi.
S là số tầng của chuỗi.

Từ chuỗi trên ta suy ra được chuỗi có 2 tầng nên N=1. Từ đó ta bắt đầu mã hóa chuỗi theo quy ước sau:

Tín hiệu “+” được biếu diễn bởi số “1”, tín hiệu “-” biểu diễn bởi số “0”.
Mỗi giá trị của biến trung gian mã hóa cho mỗi tầng.

Vậy chuỗi trên được mã hóa thành:

A+ = A₀B₀X₀
X+ =A₁B₀X₀
B+ = A₁B₀X₁
A- = A₁B₁X₁
X- =A₀B₁X₁
B- =A₀B₁X₀

Bước 3: Lập bìa Karnaugh để xác định quá trình vận hành của các xy lanh trọng chuỗi.

Hình 2. Bìa Karnaugh mô tả trạng thái hoạt động của các xy lanh trong chuỗi

Các hướng mũi tên chỉ trạng thái từng nhịp của xylanh trong chuỗi.

Bước 4: Lập bảng chuyển trạng thái theo bìa Karnaugh cho từng xy lanh và rút gọn theo từng tín hiệu của xylanh và biến trung gian.

Yêu cầu:

Các ô mà ngay tại đó xy lanh tương ứng đang ở trạng thái ổn định thì ghi rõ trạng thái của xy lanh, còn các ô mà mũi tên đi qua thì chỉ đánh dấu của tín hiệu xylanh tương ứng.
Ta thực hiện rút gọn tín hiệu theo quy tắc bìa Karnaugh nhưng chỉ nhóm một vùng duy nhất mà chứa tín hiệu ổn định của trạng thái muốn rút gọn.

Hình 3. Bìa Karnaugh mô tả trạng thái hoạt động của các xy lanh A trong chuỗi

A+ = X₀
A- = X₁

Hình 4. Bìa Karnaugh mô tả trạng thái hoạt động của các xy lanh B trong chuỗi

B+ = A+
B- = A-

Hình 5. Bìa Karnaugh mô tả trạng thái hoạt động của biến trung gian X trong chuỗi.

X+= B-
X- = B+

Bước 5: Tiến hành thiết kế

Vẽ các thiết bị cần thiết cho mạch.

Quy ước:

Vẽ xy lanh và van 5/2 để điều khiển xy lanh (lưu ý có thể lấy thêm van lưu lượng để điều chỉnh tốc độ piston).
Lấy thêm van 3/2 để làm tín hiệu điều khiển bởi các công tắc hành trình tương ứng
Mỗi biến trung gian tương ứng với mỗi van 5/2 điều khiển.
Có bao nhiêu xy lanh thì lấy bấy nhiêu thiết bị như bên dưới.

Hình 6. Các thiết bị điều khiển xy lanh

Hình 7. Van 5/2 điều khiển chuyển tầng theo biến X

Tiến hành nối dây cho mạch điều khiển và mạch động lực.

Quy ước:

Bố trí vị trí các van các công tắc hành trình làm tín hiệu xy lanh và chuyển trạng thái biến trung gian sao cho hợp lý.
Đường khí điều khiển vẽ nét đứt, đường khí động lực vẽ nét liền.

Hình 8. Mạch điều khiển xy lanh khí nén hoàn chỉnh.

Link bài viết tham khảo: